Abschlussarbeiten 2015: Bachelor of Science FHO in Systemtechnik

NTB Interstaatliche Hochschule f端r Technik Buchs FHO Fachhochschule Ostschweiz

M TUDIU K S R U IE NI INGEN TEMTECH SYS 2015

ITEN E B R OR A L E H BAC

BA15

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Willkommen Liebe Leserin, lieber Leser „TECHSCHAU“ haben wir die diesjährigen Ausstellungen der Bachelorarbeiten betitelt. Denn hier können Sie Technik anschauen, Technik ganz nah erleben – aber auch diskutieren über die Technik von heute und morgen.

Und wer ist als Gesprächspartner dafür besser geeignet als unsere Ingenieurinnen und Ingenieure, welche ihre Ausbildung frisch abgeschlossen haben? Sie sind motiviert, praxisnah ausgebildet und ihr Knowhow ist auf der Höhe der Zeit.

Dieses Verzeichnis gibt Ihnen den Überblick über die vielseitigen Abschlussarbeiten. Meist handelt es sich dabei um Produkte und Prozesse, welche die Diplomandinnen und Diplomanden basierend auf konkreten Aufgabenstellungen unserer Industrie- und KMUPartner entwickelt oder optimiert haben.

Rektor Lothar Ritter Dipl.Math.ETH

Studieren an der NTB: praxisnah und persönlich.

Die Hochschule NTB sowie unsere Absolventinnen und Absolventen freuen sich auf Sie.

Termine TECHSCHAU Freitag, 11. September 2015 16.00 – 20.00 Uhr NTB Studienzentrum St. Gallen Freitag, 18. September 2015 15.00 – 18.00 Uhr NTB Campus Buchs

3

Inhalt Alphabetisches Verzeichnis der Bacheloranden mit Seitenzahl der Arbeit

6

Internet of Things: Demo-Applikation

8

Verwaltungssoftware für Wasserversorgungs-Komponenten

9

Webbasiertes Zeiterfassungssystem für die Mitarbeiter der itsbusiness AG

10

Umbau Rohstofftransport von Druckluft auf Stickstoff mit Erneuerung der Steuerung

11

Flexibles Modul zur Messung von Einstichen und Längen an Wellen

12

Messplatz für die Asphärenzentrierung

13

Analyse und Optimierung des Dichtheits-Prüfprozesses an Steckverbindern

14

OLED-Optimierung 16 Mikrotechnische Dünnschichtheizer für integrierte thermooptische Schalter

17

Prozessentwicklung zur Strukturierung metallischer Schichten mittels Trockenätzen

18

Live-Feedbacksystem zur Anlaufgeschwindigkeit im Ski Freestyle Aerials

19

CAD2ERP 20 Maskenloses Belichtungsverfahren für die Fotolithographie

21

Optimierung von Pulverinjektoren mittels Strömungssimulation

22

Tactical & Technical Soccer Trainer für den Spitzensport

23

Leistenreiniger mit Eigenantrieb für Laserschneidanlagen

24

Entwicklung eines Moduls zur Reststoffentsorgung an Blechbearbeitungsmaschinen 25 Montagekonzept für die Formlitzenwicklung

27

SUNCAR-Elektrobagger: Stossfeste Batterie mit Thermomanagement

28

Software für die Planung von optimalen Routen beim Red-Bull-Air-Race 29 SUNCAR-Elektrobagger: Integration eines elektrohydraulischen Antriebssystems 31

4

Strömungssimulationen zur Untersuchung von Auftriebshilfen beim Leichtflugzeug FK-12 Comet

32

ComBone Communication Processor

33

Hochgeschwindigkeitsabscherung in der Pressmaschine

34

Vibrationsverhalten von Kunststoff Steckverbindern mit Elastomer Dichtungen

35

Webcam im Kühlschrank

36

Optimierung einer Rohrkupplung durch Simulation und Test

37

Steuerungs-Software eines schnellen Hochpräzisionsroboters basierend auf EEROS

38

Energierückgewinnung in der Kunststoffindustrie

39

Drahtloses Ethical Hacking von Kreditkarten

40

Signalverarbeitung und Data Mining in der Impedanz-Zytometrie

41

Cloud Management of Power Generators

42

3D-Printing – no limits?

43

Etüdentrainer 44 Kühlsimulation für additiv gefertigte Spritzgusswerkzeuge

45

Spacefiller: Ein Würfel wächst und schrumpft und interagiert mit seiner Umgebung

46

Power Factor Corrector mit digitaler Regelung

47

Elektronik zu Luftsauerstoffmessgerät

48

Automatisierung einer Dosiereinrichtung, kontinuierliche Messung der Bremskraft

49

Potentialtrennender DC-DC Wandler für mobilen Charger für Elektrofahrzeuge 50 Umformsimulation im Bereich Einformung

51

Neuentwicklung eines medizinischen Linearantriebs

52

Smart Textile Assembling - Elektronik auf Textil

53

Magnetgreifer 54 Einführung von IT Servicemanagement Prozessen nach ITIL

55

Preisspender 63 5

Alphabetisches Verzeichnis der Bacheloranden mit Seitenzahl der Arbeit

Ackermann Kay

54

Gehrig Marcel

33

Alpiger Tobias

19

Gfeller Fabio

46

Amato Amedeo

29

Girardi Bernhard

47

Asanoski Admir

21

Gort Benjamin

47

Balestra Stefano

Graber Fabian

45

36

Bänziger Patric

34

Hartwich Volker

49

Bernet Hrvoje

20

Hauer Lukas

40

Biedermann Marc

49

Heule Simon

40

Bischof Thomas

47

Herrmann Moritz

53

Blapp Katarina

13

Hilpertshauser Michel

31

Breitenstein Eric

38

Hobi Pascal

12

Brülisauer Christoph

31

Hofer Andreas

37

Büchler Alwin

44

Hutter Fabian

22

Bürcher Jonas

27

Büsser Benjamin

43

Ilg Manuel

28

Cahenzli Jonas

37

Janssens Rens

36

Callegari Danilo

10

Jenny Dominic

31

Carigiet Raphael

19

Kleger Yvonne

12

Castelberg Simon

41

Koller Remo

10

La Rocca Gianluca

24

Lang Sebastian

41

Lechner Michael

9

Lerdergerber Daniel

17

Catrina Lucas

9

Dietsche Michael

51

Elsner Stefan

18

Federer Marco

52

Ledergerber Roman

44

Federer Tim

32

Lendi Dario

25

Fluor Martin

8

Löschhorn Claudio

42

Fuchs Markus

39

Gasser Philipp

15

6

Mayer Domenic

9

Özdemir Seyyid

28

Pally Timo

25

Perez Nahuel

29

Plangger Klaus

35

Rastija Thomas

38

Scheiwiler Benjamin

55

Scherrer Simon

17

Scherrer Ueli

27

Scheuss Roman

50

Schnider Manuel

43

Schönauer Dominique

39

Schuler Jasmine

16

Simbürger Simon

28

Spescha Gian Andrea

11

Spiegel Michael

10

Spirig Melanie

18

Stähli Simon

42

Thoma Michael

52

Tomasic Valentino

13

Topic Milomir

24

Tscharner Noe

48

Wälte Ireno

50

Wegmann Philipp

31

Yesil Egemen

33

Ziegler Christoph

23

Zoller Ramon

32 7

Institut für Informations- und Kommunikationstechnologien (Chur)

Internet of Things: Demo-Applikation Das „Internet of Things (IoT)“, das Internet der Dinge, ist in letzter Zeit in der Informations- und Kommunikationsbranche in aller Munde. Zwar fehlt eine einheitliche Definition des Begriffs, aber man geht in der Fachwelt von einer vergleichbar grossen Wachstumsrate wie im Bereich „Big Data“ aus. Um zu demonstrieren, welche Technologien und Konzepte die Entwicklung des Internet of Things heute vorantreiben, wurde ein Exponat realisiert. Dieses Exponat ist auf den ersten Blick unscheinbar: Es handelt sich um das Spiel Reversi, welches mit mobilen Geräten über eine Website gespielt werden kann und in Echtzeit auf einem IoT-Gerät mit einer LED-Matrix visualisiert wird.

Martin Fluor Die Applikation des IoT-Geräts wurde mit einem Microcontroller vom Typ Tessel 1 umgesetzt. Zur Interaktion mit dem Microcontroller wurde eine Webapplikation nach dem MEAN-Konzept (MongoDB, Express.js, Angular. js, Node.js) aufgebaut. Sowohl der Code für die Clients als auch derjenige für den Webserver wurden in JavaScript geschrieben.

Studierende(r):

Martin Fluor

Dozenten:

Prof. Bruno Wenk, Lukas Toggenburger

Industriepartner Vertraulich 8

Institut für Informations- und Kommunikationstechnologien (Chur)

Verwaltungssoftware für Wasserversorgungs-Komponenten Zu den Aufgaben der Wasserversorgung der Gemeinde Davos gehören unter anderem der Unterhalt des 116 km langen Rohrnetzsystems, inklusive aller dazugehörenden Komponenten und Anlagen, sowie die Qualitätssicherung des Trinkwassers. Das Ziel dieser Bachelorarbeit war es, eine Software zur Unterstützung der Mitarbeiter der Wasserversorgung in Form einer Webapplikation zu entwickeln, die vor allem die Bereiche Unterhalt Quellgebiete und Qualitätssicherung abdeckt. In einem iterativen Entwicklungsprozess mit Fast Prototyping wurden die Anforderungen in vierwöchigen Etappen und sechs Prototypen umgesetzt.

Durch Feedback von den Industriepartnern und regelmässigen Statusmeetings mit den Referenten wurde sichergestellt, dass das Ziel nicht verfehlt wurde. Das Ergebnis dieser Bachelorarbeit ist eine voll funktionsfähige Webapplikation, basierend auf dem JavaScript-Webapplikationsframework Meteor.

Lucas Catrina

Michael Lechner

Studierende(r):

Lucas Catrina, Michael Lechner, Domenic Mayer

Dozenten:

Prof. Martin Studer, Norman Süsstrunk

Domenic Mayer

Industriepartner Vertraulich 9

Institut für Informations- und Kommunikationstechnologien (Chur)

Webbasiertes Zeiterfassungssystem für die Mitarbeiter der itsbusiness AG ITimeS ist ein webbasiertes Zeiterfassungssystem, welches im Auftrag der itsbusiness AG im Rahmen der Bachelorarbeit 2014/15 im Studiengang Systemtechnik erstellt wurde. Ziel der Bachelorarbeit war es, eine Applikation zu schaffen, welche einerseits zur Arbeitszeiterfassung und deren Auswertung genutzt werden kann und sich andererseits durch eine hohe Bedienungsschnelligkeit und Benutzerfreundlichkeit auszeichnet.

Die Webapplikation ITimeS ist an die spezifische Projektstruktur der itsbusiness AG angepasst und berücksichtigt deren Arbeitsabläufe und individuellen Anforderungen. Die Software bietet nebst den Möglichkeiten Arbeitszeiten zu buchen und diese für Prozessoptimierungen auszuwerten viele weitere Funktionalitäten, die sowohl den Mitarbeitern wie den Administratoren und Projektmanagern die tägliche Arbeit erleichtern. ITimeS wird von der itsbusiness AG produktiv verwendet und kann dank der offenen Programmierplattform (PHP-Framework Yii) vom Auftraggeber selbstständig weiterentwickelt werden.

Danilo Callegari

Remo Koller

Studierende(r):

Danilo Callegari, Remo Koller, Michael Spiegel

Dozenten:

Prof. Martin Studer, Prof. Ulrich Hauser

Industriepartner Itsbusiness AG, Guido Hodel, itsbusiness.ch, Bern 10

Michael Spiegel

Arbeit innerhalb der Zusatzqualifikation Produkt- und Projektingenieur

Umbau Rohstofftransport von Druckluft auf Stickstoff mit Erneuerung der Steuerung Die EMS-CHEMIE AG ist ein weltweit führender Hersteller von Hochleistungspolymeren und Spezialchemikalien. Auf dem Werkplatz Domat/Ems ist eine Steuerung für einen Rohstofftransport stark veraltet. Mit der Erneuerung der ganzen Rohstoffanlage von Druckluft auf Stickstoff möchten die Betreiber der Anlage auch die Steuerung ersetzen. Das Ziel der Bachelorarbeit war es, das Teilprojekt Erneuerung der Steuerung nach den Projektmanagement-Richtlinien der EMS-CHEMIE AG zu planen.

Die Umsetzung des Teilprojektes war nicht Bestandteil der Bachelorarbeit. In der Fachmodulphase wurden das Fachwissen und die Grundlagen für die Erneuerung der Steuerung erarbeitet. Unter anderem wurde eine Soll-Ist-Aufnahme wie auch eine erste Kosten-Nutzen-Analyse durchgeführt. Im Verlauf der Bachelorarbeit wurde eine neue Steuerung evaluiert sowie der detaillierte Funktionsablauf der Steuerung ausgearbeitet.

Damit das Projekt später umgesetzt werden kann, wurden ein Kreditbegehren sowie eine Umsetzungsplanung erstellt. Am Ende der Bachelorarbeit hatte der Auftraggeber alle nötigen Unterlagen für das Ausführungsprojekt.

Studierende(r):

Gian Andrea Spescha

Dozenten:

Prof. Dr. Eugen Voit, Prof. dipl Ing. Toni Venzin

Gian Andrea Spescha

Industriepartner EMS-CHEMIE AG, Domat/Ems 11

Institut für Produktionsmesstechnik, Werkstoffe und Optik

Flexibles Modul zur Messung von Einstichen und Längen an Wellen Schnell, einfach und präzise! Dieser Prototyp ist ein Modul zum Messen von Einstichen an rotationssymmetrischen Bauteilen, wie zum Beispiel die Kurbelwelle eines Motors. Gemessen werden die Tiefe und die Breite des Einstichs in einem Zeitraum von 10 Sekunden. Die Bewegungen werden mit Hilfe von Druckluft und Federn erzeugt. Die maximale Breite des Messmoduls wurde im Lastenheft auf 30 mm festgesetzt. Für das Messen wurden zwei optische Sensoren mit je einer Auflösung von 0.001 mm verwendet. Das heisst, dass Merkmale mit Toleranzen bis zu 0.02 mm gemessen werden können. Zur Veranschaulichung: Das menschliche Haar hat einen Durchmesser von ca. 0.1 mm.

Pascal Hobi Während der Arbeit wurde die Aufgabenstellung analysiert und verschiedene Lösungskonzepte dazu erarbeitet. Das favorisierte Konzept wurde anschliessend weiter verfolgt, bis zum fertigen Prototypen. Daraufhin wurde das Messmodul an einem Testaufbau auf seine Messfähigkeit geprüft. Der gesamte Messablauf wurde mit der Software von Messtechnik AG programmiert. Dass die Qualität des Messmoduls den Vorgaben entspricht konnte mit hohen cg-Werten während mehreren Messreihen mit 25 Messungen bestätigt werden.

Yvonne Kleger

Studierende(r):

Pascal Hobi, Yvonne Kleger

Dozenten:

Prof. Dr. Michael Marxer, Prof. Roland Egli

Industriepartner Messtechnik AG, Triesen 12

Institut für Produktionsmesstechnik, Werkstoffe und Optik

Messplatz für die Asphärenzentrierung Für die in optischen Systemen zunehmend eingesetzten Asphären wurde ein Messplatz zur Bestimmung der Dezentrierung und Verkippung in Bezug zur Fassung erstellt. Dabei sollten der Messaufbau sowie die Software und die Algorithmen dazu ausgearbeitet werden. Als Messgeräte werden ein Autokollimator und ein Abstandssensor verwendet. Mit einem Drehtisch wird der Prüfling rotiert, sodass mit dem Autokollimator die Dezentrierung bestimmt werden kann. Der Abstandssensor liefert das überlagerte Signal von Dezentrierung und Verkippung. Auf der Basis dieses Signals wird die Verkippung der Asphäre charakterisiert.

Die Reproduzierbarkeit der Messung der Dezentrierung liegt im Bereich von vier Mikrometern. Für die Verkippung konnte aufgrund technischer Schwierigkeiten die Reproduzierbarkeit noch nicht vollständig ermittelt werden. Die bei der Erstellung des Messplatzes gewonnenen Erkenntnisse dienen zur späteren Integration in Fertigungsmaschinen zur Prozessoptimierung hochqualitativer Objektive mit Asphären.

Katharina Blapp

Valentino Tomasic

Studierende(r):

Katharina Blapp, Valentino Tomasic

Dozenten:

Prof. Dr. Andreas Ettemeyer, Prof. Dr. Carlo Bach

Industriepartner SwissOptic AG, Heerbrugg 13

Analyse und Optimierung des Dichtheits-Pr端fungsprozesses an Steckverbindern

14

Institut für Produktionsmesstechnik, Werkstoffe und Optik

Analyse und Optimierung des Dichtheits-Prüfprozesses an Steckverbindern Die Firma Hirschmann Automotive GmbH entwickelt und produziert innovative Steckverbinder. Um den Anforderungen der Automobilindustrie zu entsprechen, werden diese Produkte unter anderem auf Dichtheit geprüft.

Ausgangspunkt der Arbeit war, dass die Messwerte des Dichtheitsmesssystems nicht ausreichend reproduzierbar waren. Ziel dieser Arbeit ist es, das Messsystem zu analysieren, aus den Erkenntnissen Verbesserungen am System durchzuführen und dadurch ein ausreichend reproduzierbares Messergebnis zu erhalten.

Um die Einflussfaktoren ermitteln zu können, welche die Streuung der Messwerte beeinflussen, wurde eine statistische Versuchsplanung DoE durchgeführt. Basierend auf den Erkenntnissen der Versuchsplanung wurden die Stellgrössen des Messablaufes optimiert. Anschliessend wurde eine Prüfprozesseignung nach VDA Band 5 sowie eine Messsystemanalyse (MSA) durchgeführt. Es konnte eine Aussage über die Messprozessfähigkeit des Messsystems getroffen werden. Das Ergebnis dieser Arbeit ist ein standardisierter und dokumentierter Messablauf mit reproduzierbaren Messwerten, der nun bei Hirschmann im täglichen Betrieb angewendet wird.

Studierende(r):

Philipp Gasser

Dozenten:

Prof. Dr. Michael Marxer, Prof. Dr. Klaus Frick

Philipp Gasser

Industriepartner Hirschmann Automotive, Rankweil, Österreich 15

Institut für Mikro- und Nanotechnologie

OLED-Optimierung Organische Leuchtdioden (OLEDs) kommen zum Einsatz, wenn es um flächige Leuchtquellen bei hohen Effizienzen und niedrigem Stromverbrauch geht. Die wichtigsten Kenngrössen einer OLED sind Stromdichte und Leuchtdichte in Abhängigkeit der angelegten Spannung. Unstetigkeiten in diesen Kennlinien werden als Stromanomalien bezeichnet, sie sind nicht reproduzierbar und beeinflussen sowohl die Ausbeute als auch die Betriebseigenschaften. Durch die Optimierung der Herstellung sollen solche Stromanomalien reduziert werden. Die einzelnen Fertigungsschritte bis zur Charakterisierung umfassen die Reinigung, Aktivierung, Beschichtung von Organik und Kathode. Die Ergebnisse dieser Arbeit geben Ansätze zur Verhinderung von Stromanomalien sowie zur Optimierung der Kennlinien mittels Materialwahl, Schichtdickenvariation und Prozessoptimierung.

Studierende(r):

Jasmine Schuler

Dozenten:

Prof. Dr. André Bernard, Dr. Stefan Lüthi

Industriepartner Combivap AG, Thalwil 16

Jasmine Schuler

Institut für Mikro- und Nanotechnologie

Mikrotechnische Dünnschichtheizer für integrierte thermooptische Schalter Im Rahmen dieser Bachelorarbeit wurde ein Demonstrator entwickelt, der die Funktionsweise eines integriert-optischen Schalters auf Basis des thermo-optischen Effekts verdeutlicht. Der thermo-optische Effekt ist eine Eigenschaft aller transparenten Materialen, demzufolge der Brechungsindex nicht nur von der Wellenlänge, sondern auch von der Temperatur abhängig ist. Die Grundlage für den Demonstrator bildet ein integriert optisches Mach-Zehnder-Interferometer (MZI) der Firma vario-optics ag.

Um ein MZI als integriert-optischen Schalter einzusetzen ist eine externe Steuergrösse zur Beeinflussung des lokalen Brechungsindexes nötig.

Hier wird der thermo-optische Effekt ausgenutzt. Um einen gezielten, lokalen Wärmeeintrag zu generieren wurden mikrotechnische Dünnschichtheizer entwickelt. Eine Temperaturregelung dieser Heizer sorgt dafür, dass die gewünschte Brechzahländerung innerhalb der Lichtwellenleiter des Mach-Zehnder-Interferometers erfolgt. Eine selbst entwickelte Software dient zur Steuerung der Heizer. Sie erlaubt dem Anwender das Teilungsverhältnis des Lichtes an den beiden Ausgängen des Mach-Zehnder-Schalters einzustellen.

Daniel Ledergerber

Simon Scherrer

Studierende(r):

Daniel Ledergerber, Simon Scherrer

Dozenten:

Prof. Dr. Markus Michler, Prof. Adrian Weitnauer

Industriepartner vario-optics ag. Heiden 17

Institut für Mikro- und Nanotechnologie

Prozessentwicklung zur Strukturierung metallischer Schichten mittels Trockenätzen Diese Arbeit beschäftigt sich mit der Entwicklung eines Trockenätzprozesses zur Strukturierung metallischer Schichten. Es werden die vier Metalle Titan, Wolfram-Titan, Platin und Molybdän untersucht. Das Trockenätzen erfolgt auf der Anlage Plasmatherm SLR 770 ECR, welche mit einem Mikrowellengenerator ein Plasma erzeugt und zum reaktiven Ionenätzen verwendet wird. Der Startpunkt, von dem aus die Versuchsreihen aufgestellt werden, basiert auf der Grundlage von Veröffentlichungen.

Für die Prozessentwicklung werden die Parameter Druck, Temperatur und Gasverhältnis variiert, wobei der Gesamtgasfluss beibehalten wird.

Die Charakterisierung erfolgt anhand der Ätzrate des Metalls, der Selektivität zu Siliziumdioxid und Lackmaske, der elektrischen Messung geätzter Widerstände, einer Kontaktwinkelmessung auf geätzter und maskierter Struktur und einer Untersuchung der Strukturtreue. Dabei werden die Strukturgrössen der gezeichneten und gefertigten Chrommaske sowie die Lackmaske und die geätzten Strukturen ausgemessen.

Stefan Elsner

Melanie Spirig

Studierende(r):

Stefan Elsner, Melanie Spirig

Dozenten:

Prof. Dr. Martin Gutsche, Prof. Dr. André Bernard

Industriepartner Institutsinterne Arbeit 18

Institut für Elektronik, Sensorik und Aktorik

Live-Feedbacksystem zur Anlaufgeschwindigkeit im Ski Freestyle Aerials Die Athleten der Swiss Ski Freestyle Aerials erfuhren ihre Geschwindigkeit immer zu spät. Diese Verzögerung konnte den Sieg kosten oder sogar zu gefährlichen Stürzen führen. Mit dieser Bachelor-Arbeit wurde diese Unsicherheit minimiert. Das Resultat war ein komplett neues Messsystem, welches von der Planung bis zur Implementierung entwickelt wurde. Es wurde ein sehr einfaches und benutzerfreundliches Messsystem entwickelt. Bei der Ent-wicklung kamen viele Hightech-Komponenten, wie der Sensor, zum Einsatz. So liess sich das System von dem Betreuer, Trainer oder den Athleten aus der Ferne bedienen.

Während der Messung erhielt der aktive Athlet ein sofortiges Feedback, über die Geschwindigkeit, welche er am Sprung haben wird. In diesem Bachelor-Bericht wurden alle Thematiken von der Planung über die Konzipierung und Implementierung des Messsystems, bis hin zu den finalen Systemtests, behandelt. Bei der Konzipierung der Hardware und der Software des Systems lag die Kernaufgabe bei der Echtzeit-Datenerfassung und -Verarbeitung sowie der Sensorik.

Tobias Alpiger

Raphael Carigiet

Studierende(r):

Tobias Alpiger, Raphael Carigiet

Dozenten:

Prof. Adrian Weitnauer, Prof. Dr. Christoph Würsch

Industriepartner SLF Davos, Swiss Ski, Davos 19

Institut für Produktionsmesstechnik, Werkstoffe und Optik

CAD2ERP Anlagenbauer planen oftmals mehrmonatige, nicht selten mehrjährige Projekte. Die typische Stückliste wächst mit der voranschreitenden Entwicklung der Anlage im so genannten Bottom-Up Verfahren. Die Orchestrierung vom Einkauf, Produktion, Logistik und Montageteams vor Ort gehört, neben dem Projektcontrolling, zu den zentralen Herausforderungen des Unternehmens. Als Zielvorgabe für das Gesamtprojekt gilt es, die Supply-Chain von der Konstruktion bis zur fertig gestellten Anlage durchgängig zu digitalisieren.

Der Schwerpunkt dieser Bachelorarbeit besteht aus der Analyse, Konzeptionierung und Umsetzung der Stücklistenverwaltung. Hierbei wird im Bezug auf die Datenhaltung ein Vergleich zwischen der klassisch relationalen SQL Datenbank sowie einer dynamischen Graphendatenbank (Neo4j) umgesetzt. In diesem Kontext werden Abbildungswege für die dynamisch wachsende Stückliste aufgezeigt und die beiden Lösungsvarianten Classic-SQL bzw. Graph-DB einander gegenübergestellt.

Studierende(r):

Hrvoje Bernet

Dozenten:

Prof. Dr. Carlo Bach, Prof. Rolf Grun

Industriepartner solution factory ag, Altstätten

20

Hrvoje Bernet

Institut für Mikro- und Nanotechnologie

Maskenloses Belichtungsverfahren für die Fotolithographie Im Rahmen dieser Bachelorarbeit wurde für die Firma SwissOptic AG ein Funktionsmuster für ein maskenloses Belichtungssystem für die Fotolithographie erarbeitet. Neben der Anforderung, die statische Fotomaske zu eliminieren, muss das System in der Lage sein, planare sowie sphärische Oberflächen zu strukturieren. Auch Strukturgrössen =5µm sollen erreicht werden. Der Entscheid fiel auf das DMD-Konzept, bei dem für die Belichtung des Substrats ein Digital Micromirror Device (DMD) eingesetzt wird.

Der DMD besteht aus über zwei Millionen Spiegeln, mit einer Grösse von je 7µm.

Jeder einzelne Spiegel kann in zwei Positionen gekippt werden, sodass sich dynamische Muster erzeugen lassen. Weitere Komponenten des Systems sind eine Beleuchtungseinheit, bestehend aus einer UV High Power LED und einem Lichtleiterstab zur Homogenisierung der Beleuchtung, sowie ein Abbildungsobjektiv, welches das eingestellte Muster am DMD-Chip auf das Substrat abbildet. Mit dem Funktionsmuster konnte gezeigt werden, dass das erarbeitete Konzept funktioniert. Trotz Verbesserungspotential konnten erste Belichtungen mit Strukturgrössen =5µm demonstriert werden. Auch das Strukturieren von Linsen ist mit diesem Konzept möglich.

Studierende(r):

Admir Asanoski

Dozenten:

Prof. Dr. Markus Michler, Prof. Dr. Martin Gutsche

Admir Asanoski

Industriepartner SwissOptic AG, Heerbrugg

21

Institut für Computational Engineering

Optimierung von Pulverinjektoren mittels Strömungssimulation Die Verringerung des unerwünschten Verschleisses eines Pulverinjektors der J. Wagner AG, welcher in industriellen Pulverbeschichtungsanlagen eingesetzt wird, ist Gegenstand dieser Arbeit. Mittels CFD- Berechnungen und Tests im Labor analysieren wir das Verschleissverhalten eines solchen Injektors. Dabei richtet sich die zentrale Fragestellung an den Verschleiss, dessen Ursache und Folgen. Sowohl die Tests wie auch die Berechnungen haben viel Neues über den Injektor zu Tage gebracht. So konnte mit den Tests gezeigt werden, dass und wie die Formgebung im Innern des Injektors verbessert werden kann.

Anhand dieser Verbesserungen wird es möglich sein, den Verschleiss im Betrieb zu verkleinern und die Standzeit des Injektors zu erhöhen. Mit den CFD-Berechnungen konnte der Injektor im Detail analysiert werden. Die CFD-Berechnungen wurden als reine Luftströmungen durchgeführt (kein Pulver) und mit Messungen im Labor validiert. Sie ergaben zum Beispiel, dass im Arbeitsbereich des Injektors Geschwindigkeiten im Überschallbereich herrschen, oder dass sich im Innern des Injektors auch zeitabhängige Phänomene abspielen können, die das Verschleissverhalten beeinflussen.

Studierende(r):

Fabian Hutter

Dozenten:

Prof. Dr. Martin Bünner, Prof. Dr. Christoph Würsch

Industriepartner Wagner, Altstätten

22

Fabian Hutter

Institut für Computational Engineering

Tactical & Technical Soccer Trainer für den Spitzensport Um einen Fussballspieler bezüglich seiner individuellen technischen und taktischen Fähigkeiten zu bewerten, muss man sich heute weitgehend auf die subjektiven Einschätzungen von Trainern und Experten verlassen.

Um objektive Bewertungen zu erhalten, wurde in dieser Bachelorarbeit ein Kennzahlensystem entwickelt. Die Spieler können so anhand ihrer Fähigkeiten miteinander verglichen werden. Versteckte Defizite können aufgedeckt und durch eine Anpassung des Trainings verbessert werden.

Die Spieler können miteinander verglichen werden aufgrund von Werten, die nur ihre eigenen Fähigkeiten darstellen. Statistische Werte aus Fussballspielen, die durch viele Faktoren beeinflusst sind, sind dagegen weniger miteinander vergleichbar. Das Kennzahlensystem beinhaltet vorläufig acht verschiedene Werte sowie eine Bezeichnung des Spielstils.

Die Werte sind umfassen einen Bereich von 1 bis 10, wobei die Skala nach oben offen ist. Ein Vergleich mit Bewertungen der Trainer zeigt, dass die Resultate durchaus vertrauenswürdig sind.

Studierende(r):

Christoph Ziegler

Dozenten:

Prof. Dr. Martin Bünner, Prof. Dr. Carlo Bach

Christoph Ziegler

Industriepartner denvo GmbH, München, Deutschland 23

Institut für Entwicklung Mechatronischer Systeme

Leistenreiniger mit Eigenantrieb für Laserschneidanlagen Der Leistenreiniger der Firma TRUMPF Grüsch AG wird bis anhin von Hand über die Auflageleisten von Laserschneidemaschinen gestossen um diese zu reinigen. Ein Funktionsmuster eines elektrischen Antriebes soll weiterentwickelt werden um es später in die TRUMPF-Produktelinie aufnehmen zu können. Dabei muss die Funktionalität im Vordergrund stehen ohne jedoch die Zielkosten zu vernachlässigen. Der erste Teil der Arbeit beschreibt die Konzeptionierung des Antriebes. Darin sind jene Schritte sichtbar die zum integralen Aufbau des Konzeptes führten.

Die Auslegung und Herstellung eines seriennahen Funktionsmusters wird im zweiten Teil dieser Arbeit behandelt. Die Konstruktion eines Gehäuses und einer Fernbedienung schliessen die Entwicklung ab. Die Ergebnisse aus Prüfstand und Kostenkalkulation bestätigen die Eignung des Konzeptes. Die Umsetzung mit einem Sondergetriebe in Verbindung mit einer integralen Bauweise hat sich als zweckmässig erwiesen. Die Entwicklung kann nun mit wenig Aufwand als Prototyp und später als Serienprodukt hergestellt werden.

Gianluca La Rocca

Milomir Topic

Studierende(r):

Gianluca La Rocca, Milomir Topic

Dozenten:

Prof. Roland Egli, Prof. Günter Nagel

Industriepartner TRUMPF Grüsch AG Elektrowerkzeuge, Grüsch 24

Institut für Entwicklung Mechatronischer Systeme

Entwicklung eines Moduls zur Reststoffentsorgung an Blechbearbeitungsmaschinen Die Firma TRUMPF entwickelt unter anderem 2D-Laserschneidmaschinen für die Blechbearbeitung. Für die Reststoffe, welche beim Schneidprozess anfallen, wird zurzeit ein Scharnierförderband verwendet, welches diese Reststoffe aus dem Maschinenraum herausfördert. Ziel dieser Arbeit ist es, mögliche Alternativlösungen mit Fokus auf Kosten und Robustheit zu entwickeln. Die Arbeit beinhaltet den kompletten Weg der Konzeptionierung, beginnend mit der Aufnahme des IST-Zustandes, der Ideenfindung mit abschliessender Nutzwertanalyse, einer Konzeptdetaillierung bis hin zur Defnition der möglichen Risiken und der Absicherung durch Versuche.

Dario Lendi

Timo Pally

Studierende(r):

Dario Lendi, Timo Pally

Dozenten:

Prof. Roland Egli, Prof. Dr. Josef Althaus

Industriepartner TRUMPF Maschinen Grüsch AG, Grüsch 25

Montagekonzept f端r die Formlitzenwicklung

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Institut für Entwicklung Mechatronischer Systeme

Montagekonzept für die Formlitzenwicklung Diese Bachelorarbeit befasst sich mit einer Automationslösung für die Produktion von Elektromotoren mit neuartiger Wicklung für die Firma BRUSA Elektronik AG. Mit dem neu entwickelten Montagekonzept sind grundlegende Erkenntnisse für eine Vollautomatisierung der Fertigung von leistungsstarken E-Motoren erzielt worden. Am Beginn wurde das Verhalten der Wicklung genauer analysiert. Dazu wurden verschiedene Messaufbauten gebaut und das Verhalten ausgewertet. Mit den gewonnen Resultaten wurden verschiedene Lösungskonzeptvarianten erarbeitet und bewertet.

Die favorisierte Lösung wurde anschliessend in eine Fertigungsanlage umgesetzt. Bei der Anlage wurde grosser Wert auf Flexibilität, Zugänglichkeit und eine wirtschaftliche Umsetzung gelegt. Einzelne Teilfunktionen sind autonom und können einfach ausgetauscht werden. Auf einer Anlage kann der Wickelkopf fertig verarbeitet werden. Das innovative Montagekonzept sieht eine Einbindung in eine Fertigungslinie vor. Ziel der Anlage sind weitere Erkenntnisse, welche schlussendlich in die Grossserienproduktion dieser Motoren in der Automobilbranche einfliessen werden.

Jonas Bürcher

Ueli Scherrer

Studierende(r):

Jonas Bürcher, Ueli Scherrer

Dozenten:

Prof. Roland Egli, Prof. Dr. Maximilian Stöck

Industriepartner BRUSA Elektronik AG, Sennwald 27

Institut für Entwicklung Mechatronischer Systeme

SUNCAR-Elektrobagger: Stossfeste Batterie mit Thermomanagement Von der Sonne auf die Baustelle – So lautet das Motto dieser Arbeit. Im Vorjahr wurde in einer Zusammenarbeit zwischen der ETHZ und der NTB ein 15 Tonnen Bagger auf einen batteriebetriebenen Elektrobagger umgebaut. Dieser Demonstrator beweist einen autonomen Betrieb von 8 Stunden. Der Energieverbrauch wurde um Faktor 3 gesenkt. In 10 Jahren können 180‘000 Liter Diesel bzw. 450‘000 kg CO2 eingespart werden.

Die Resonanz am Markt ist so gut, dass eine Serienproduktion angestrebt wird. Diese Arbeit legt die Basis für diese Serienproduktion. Das Heck des Baggers, mit Batterie und Stossstange, wurde völlig neu konstruiert und berechnet.

Manuel Ilg Bei vergleichbaren Leistungsdaten wurde der Bagger um 20 cm gekürzt und die Robustheit wesentlich verbessert. In den Container wurde zusätzlich ein Thermomanagement integriert. Im Gegensatz zum Demonstrator sind zusätzlich fast alle Hochvolt-Komponenten im Heck untergebracht.

Eine konsequente Berücksichtigung der Fertigungstechnologien reduziert die Fertigungskosten. Dieses Ergebnis wurde in enger Zusammenarbeit mit einem zweiten Team erreicht, das für die vordere Hälfte des Baggers verantwortlich war.

Simon Simbürger

Studierende(r):

Manuel Ilg, Simon Simbürger, Seyyid Özdemir

Dozenten:

Prof. Dr. Maximilian Stöck , Gerhard Rizzo

Industriepartner ETH, Suncar, Zürich 28

Seyyid Özdemir

Institut für Computational Engineering

Software für die Planung von optimalen Routen beim Red-Bull-Air-Race Das Ziel dieser Arbeit ist es, eine Software zu erstellen, die Piloten eines Red Bull Air Races dabei unterstützt, ihre Rennen zu planen und auszuwerten. Die Herausforderung beim Planen besteht darin, Flugrouten zu finden, welche die Hindernisse mit möglichst geringen Zeitverlusten überwinden, ohne dabei die Rennregeln zu verletzen. Der Routenplaner ermöglicht dem Benutzer die Positionierung von Rennhindernissen, die zur Konstruktion von Rennstrecken dienen. Diese können anschliessend per Knopfdruck miteinander zu einem Pfad verbunden werden, der aus verschiedenen Kurventypen besteht. Der Flugpfad kann im Anschluss unter Berücksichtigung der Windrichtung und –stärke simuliert werden, um daraus die Flugzeit und Beschleunigungskräfte angezeigt zu bekommen. Danach kann der Benutzer seine geplante Route anpassen und abspeichern.

Amedeo Amato

Im Visualisierer können geplante sowie durch Sensoren aufgezeichnete Flüge gleichzeitig in der dazugehörigen Landschaft dreidimensional als bandförmige Flugspuren dargestellt werden. Der Aufbau der Landschaft ist das Ergebnis der Kombination öffentlich verfügbarer Datenquellen für Höhenwerte und Luftbilder.

Nahuel Perez

Studierende(r):

Amedeo Amato, Nahuel Perez

Dozenten:

Prof. Dr. Michael Schreiner, Patrick Nüesch

Industriepartner Institutsinterne Arbeit 29

SUNCAR-Elektrobagger: Integration eines elektrohydraulischen Antriebssystems

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Institut für Entwicklung Mechatronischer Systeme

SUNCAR-Elektrobagger: Integration eines elektrohydraulischen Antriebssystems Von der Sonne auf die Baustelle – so lautet das Motto dieser Arbeit. Im Vorjahr wurde in einer Zusammenarbeit zwischen der ETHZ und der NTB ein 15t Bagger auf einen batteriebetriebenen Elektrobagger umgebaut. Dieser Demonstrator beweist einen autonomen 8 Stundenbetrieb. Der Energieverbrauch wurde um Faktor 3 gesenkt. In 10 Jahren können 180‘000 Liter Diesel bzw. 450‘000 kg CO2 eingespart werden. Die Resonanz am Markt ist so gut, dass eine Serienproduktion angestrebt wird. Diese Arbeit legt die Basis für diese Serienproduktion. Die vordere Hälfte des Baggers wurde völlig neu konstruiert und berechnet. Für die Systemintegration aller Elektrokomponenten und der elektrohydraulischen Antriebseinheit wurden robuste und servicefreundliche Lösungen erarbeitet.

Die drastische Reduktion des Energieverbrauchs erforderte eine Neugestaltung des Thermomanagements. Die Karosserie musste neu aufgebaut werden. Eine konsequente Berücksichtigung der Fertigungstechnologien senkt die Fertigungskosten. Diese Arbeit wurde in enger Zusammenarbeit mit einem zweiten Team erstellt, das für das Heck mit Batterie und Stossstange verantwortlich war.

Dozenten: Prof. Dr. Maximilian Stöck, Mathias Schön Industriepartner ETHZ, Suncar, Zürich

Studierende

Christoph Brülisauer

Dominic Jenny

Michel Hilpertshauser

Philipp Wegmann 31

Institut für Computational Engineering

Strömungssimulationen zur Untersuchung von Auftriebshilfen beim Leichtflugzeug FK-12 Comet Die vorliegende Arbeit beschäftigt sich mit Strömungssimulationen um das Laminarflügelprofil des Flugzeugs FK12 Comet S1. Sie geht der Frage nach, wie die Flügelprofile modifiziert werden können, damit sie bessere Langsamflugeigenschaften aufweisen. In dieser Arbeit wird als erstes die Modifikation des Flügelprofils mit einer anderen Landeklappe betrachtet, welche beim neuen Flugzeugmodell S2 umgesetzt wurde. Die Ergebnisse zeigen den positiven Einfluss der Landeklappen auf die Langsamflugeigenschaften.

Als zweites wird das Aufrüsten des Flügels S1 mit Vortexgeneratoren betrachtet. Vortexgeneratoren sind einfache geometrische Teile, welche auf der Flügeloberfläche platziert werden. Bei dieser Untersuchung wird eine Parameterstudie durchgeführt, um die Vortexgeneratoren optimal auszulegen. In den Ergebnissen ist die Wirkung deutlich zu erkennen und es können auch Rückschlüsse auf die richtige Auslegung gezogen werden.

Die Strömungsuntersuchungen werden mit ANSYS-CFX durchgeführt; dabei ist speziell das verwendete Gamma-Re-Theta- Modell zu erwähnen.

Dieses empirische Modell ermöglicht eine Abbildung des Umschlags von der laminaren zur turbulenten Grenzschicht.

Tim Federer

Ramon Zoller

Studierende(r):

Tim Federer, Ramon Zoller

Dozenten:

Prof. Dr. Michael Schreiner, Prof. Dr. Christoph Würsch

Industriepartner Institutsinterne Arbeit

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Institut für Elektronik, Sensorik und Aktorik

ComBone Communication Processor Im Auftrag von Variosystems AG wurde auf der Basis des BeagleBone Black ein günstiger Kommunikationsrechner entwickelt. BeagleBone Black (BBB) ist ein vollwertiger low-cost Linux Computer mit Open-Source-Plänen, um den Computer nachzubauen. Mit einem Cape, einer aufsteckbaren Platine für den BBB-Klon, wurde dieser mit WLAN, Bluetooth Low Energy, GSM/GPRS und Touchscreen erweitert. Das Cape ist zudem mit dem originalen BBB kompatibel. Die Kombination des BBB mit dem Cape wird im Folgenden ComBone genannt.

Wichtig bei der Entwicklung war die Modularität des ComBones. Damit zukünftig massgeschneiderte ComBones erstellt werden können, wurde die Hardware des ComBones in Module aufgeteilt. So können bei grossen Stückzahlen unbenötigte Module weggelassen und so Kosten gespart werden. Der ComBone kann als Plattform für das Internet-der-Dinge (IoT) verwendet werden. Er kann direct oder über Bluetooth mit Sensoren kommunizieren und über LAN, WLAN oder GSM-Netz die Daten in einer Cloud ablegen.

Marcel Gehrig

Egemen Yesil

Studierende(r):

Marcel Gehrig, Egemen Yesil

Dozenten:

Prof. Laszlo Arato, Prof. René Pawlitzek

Industriepartner Julian Specker, Variosystems AG, Steinach 33

Institut für Entwicklung Mechatronischer Systeme

Hochgeschwindigkeitsabscherung in der Pressmaschine Um den stetig steigenden Anforderungen der Kunden an kaltumgeformten Bauteilen gerecht zu werden, ist die Firma SFS Intec bestrebt, ständig technologische Weiterentwicklung sowie Prozessoptimierung zu betreiben. Die Schnittfläche eines Drahtabschnittes in einer Pressmaschine ist entscheidend für die resultierende Qualität des fertigen Bauteiles. Momentan gibt es bei diesen Anlagen keine Möglichkeiten auf den Abschervorgang Einfluss zu nehmen. Im Rahmen dieser Bachelorarbeit wurde das Abschermodul unter Betrachtung der Firmenbedürfnisse, sowie auf der Basis von theoretischen Grundlagen neu entworfen.

Das Resultat basiert auf einem Kurvenscheibenantrieb mit einer Hammer-Amboss-Konstruktion. Diese lässt einen impulsartigen Kraftverlauf mit deutlich erhöhter Abschergeschwindigkeit zu. Durch den veränderten Bewegungsablauf soll die Abscherqualität verbessert werden. Zusätzlich wird für Versuche, die Grundlage für eine einfach modifizierbare Abscherung geschaffen. Dadurch können auf Bedürfnisse aus anderen Entwicklungsbereichen einfacher eingegangen werden.

Studierende(r):

Patric Bänziger

Dozenten:

Prof. Dr. Josef Althaus, Roger Strässle

Industriepartner SFS intec AG, Heerbrugg 34

Patric Bänziger

Institut für Entwicklung Mechatronischer Systeme

Vibrationsverhalten von Kunststoff Steckverbindern mit Elastomer Dichtungen Hirschmann Automotive hat sich als Lieferant für Steckkontaktsysteme das Ziel gesetzt, im internationalen Wettbewerb einen Spitzenplatz einzunehmen und diesen weiter auszubauen. Dabei ist es entscheidend, die Kundenforderungen möglichst frühzeitig zu erfüllen. In den letzten Jahren hat die Vibrationsfestigkeit immer mehr an Bedeutung gewonnen und ist Hauptthema dieser Bachelorarbeit. Um Optimierungspotentiale erkennen zu können, muss zuerst das System verstanden und in seine wesentlichen Parameter zerlegt werden. Dies geschieht mit geeigneten Laborversuchen sowie theoretischen Überlegungen und Berechnungsmodellen.

Da es sich bei Hirschmann Automotive um die erste Arbeit in diese Richtung handelt, werden einige Randbedingungen, wie beispielsweise Kabelverlegung oder Temperatur, nicht berücksichtigt. Die aus den einzelnen Versuchen und Modellen gewonnen Ergebnisse werden zunächst in ein Simulationsmodel implementiert und anschließend mit einem Versuch am Gesamtmodel gegenübergestellt und somit verifiziert. Damit ist es in Zukunft möglich, Schwachstellen bezüglich Vibrationsfestigkeit bereits in der Designphase zu erkennen und zu beheben.

Studierende(r):

Klaus Plangger

Dozenten:

Prof. Dr. Josef Althaus, Kristian Murkovic

Klaus Plangger

Industriepartner Hirschmann-Automotive, Rankweil, Österreich 35

Institut für Produktionsmesstechnik, Werkstoffe und Optik

Webcam im Kühlschrank Diese Bachelorarbeit ist eine Machbarkeitsstudie, welche sich mit der Weiterentwicklung des Kühlschranks befasst. Ziel der Arbeit ist es, einen Kühlschrank für die Firma V-ZUG Kühltechnik AG mit Intelligenz und Kameras auszustatten. Damit soll dem Benutzer ermöglicht werden, zu jeder Zeit und ortsunabhängig, seine Produkte im Kühlschrank über ein Smartphone oder Tablet sehen zu können. Wichtiger Bestandteil dabei ist die Suche und Auswertung verschiedener Lösungswege, sowie das Auswählen und Umsetzten des Besten anhand eines Prototyps.

Das Hauptaugenmerk liegt auf der Entwicklung eines Programms für die Bildakquisition und Bildverarbeitung, um dem Endverbraucher möglichst informative Bilder präsentieren zu können. Zusätzlich zum Prototyp und dem Bildverarbeitungsprogramm wurde eine Webapplikation entwickelt, welche die Bilder dem Benutzer zur Verfügung stellt. Ergebnis der Arbeit ist, dass ein intelligenter Kühlschrank kein Wunschtraum ferner Zukunft ist, sondern schon heute technisch umgesetzt werden kann.

Stefano Balestra

Rens Janssens

Studierende(r):

Stefano Balestra, Rens Janssens

Dozenten:

Prof. Dr. Carlo Bach, Prof. René Pawlitzek

Industriepartner V-Zug Kühltechnik, Arbon 36

Institut für Entwicklung Mechatronischer Systeme

Optimierung einer Rohrkupplung durch Simulation und Test Die Firma Straub Werke AG in Wangs stellt Rohrkupplungen her. Die Rohre werden durch Zahnsegmente zusammengehalten, welche nach der Montage der Kupplung mechanisch in die Rohre eindringen. Für eine dichte Verbindung der Rohre sorgt eine Dichtmanschette aus EPDM Elastomer.

Die Kupplungen wurden so konstruiert, dass die Zähne bei Belastung durch den Innendruck verstärkt auf die Rohre gepresst werden. Vereinzelt kann es vorkommen, dass diese Eindringung nicht stattfindet und demzufolge die axiale Zugfestigkeit der Kupplung nicht gewährleistet ist.

Das Ziel der Bachelorarbeit ist, die Eindringung des Zahnes in das Rohr besser verstehen zu können. Dazu wurden anhand von praktischen Versuchen und FEM-Simulationen erforscht, wie eine „optimale“ Zahngeometrie aussieht. Es wurde das Eindringverhalten von verschiedenen Zahngeometrien mit unterschiedlichen Radien simuliert. Die Simulationsergebnisse wurden durch einen praktischen Versuchsaufbau, in welchem ein Zahn mit Hilfe einer Hydraulikpresse in ein Rohr gedrückt wurde, überprüft. Durch die Arbeit wird das Funktionsprinzip der Kupplung besser verstanden. Mit diesem Wissen und den vorgeschlagenen Versuchen kann eine verbesserte Lamellengeometrie produziert werden.

Jonas Cahenzli

Andreas Hofer

Studierende(r):

Jonas Cahenzli, Andreas Hofer

Dozenten:

Prof. Dr. Josef Althaus, Kristian Murkovic

Industriepartner Straub Werke AG, Wangs 37

Institut für Entwicklung Mechatronischer Systeme

Steuerungs-Software eines schnellen Hochpräzisionsroboters basierend auf EEROS EEROS steht für “Easy, Elegant, Reliable Open and Safe robotic software framework“ und ist eine an der NTB entwickelte Software für die Roboterprogrammierung. Es wird angestrebt EEROS in naher Zukunft in der Industrie und Ausbildung einzusetzen. Deshalb wurde im Rahmen dieser Bachelorarbeit eine Anwendung an einem Delta Roboter namens “Metrobot“ realisiert. Die Software wurde hierbei von Grund auf neu auf dem EEROS Framework entwickelt. Das erstaunliche Potential des Metrobots sind seine hohe Dynamik und Präzision von auf wenigen Mikrometern.

Für diese Anforderungen werden die neu entwickelten Servo Drives der Firma Hexagon Drives & Controls eingesetzt. Als Demonstration wird mit einer Akupunkturnadel, die zweimal so dick wie ein menschliches Haar ist, in unterschiedliche Formen eingetaucht. Die Nadel kann dann die Form mit hoher Geschwindigkeit abfahren. Dabei berührt die Nadel die Seitenwände nicht. Einige Formen besitzen dabei eine Breite, die zwei Mal so dick wie der Nadeldurchmesser selbst ist.

Eric Breitenstein

Thomas Rastija

Studierende(r):

Eric Breitenstein, Thomas Rastija

Dozenten:

Prof. Dr. Urs Graf, Prof. Einar Nielsen

Industriepartner HTC Hexagon Technology Center GmbH, Heerbrugg 38

Institut für Energiesysteme

Energierückgewinnung in der Kunststoffindustrie Für die Greiner Packaging AG wurde ein Dampfprozess namens Sleeven untersucht. Beim Sleeven wird ein dünner Kunststoffschlauch durch Erwärmen mittels Dampf auf den Becher aufgeschrumpft und der Restdampf tritt nach dem Prozess an die Umgebung aus. Ziel der Arbeit war es, die Energie des Restdampfes zu nutzen, um den Energiebedarf der Dampferzeugung zu reduzieren. In einem ersten Schritt wurde der Prozess genauer untersucht, es wurden Messungen durchgeführt, um das Potenzial der Energierückgewinnung genauer beziffern zu können. Basierend auf den Messungen wurden Varianten erarbeitet und das Potential abgeschätzt.

Obwohl sich ein Prozess mit einer Hochtemperaturwärmepumpe im Vakuum am idealsten erwies, wird aus wirtschaftlichen Gründen die Abgabe der Wärme an das Fernwärmenetz empfohlen. Die Energie des Restdampfes kann somit sinnvoll genutzt werden, jedoch wird der Energiebedarf der Anlage nicht gesenkt.

Markus Fuchs

Dominique Schönauer

Studierende(r):

Markus Fuchs, Dominique Schönauer

Dozenten:

Prof. Stefan Bertsch, PhD, Dr. Daniel Gstöhl

Industriepartner Greiner Packaging AG, Diepoldsau 39

Institut für Elektronik, Sensorik und Aktorik

Drahtloses Ethical Hacking von Kreditkarten Kreditkarten mit NFC-Zeichen enthalten einen Mikrochip mit unverschlüsselten Informationen. Die Funkübertragung der Daten hat nicht genügend Sicherheitsmerkmale, um vor Missbrauch zu schützen. Gegen solche Angriffe hat unser Industriepartner Brainsource GmbH eine Abschirmfolie entwickelt. Es wurde ein Auslesegerät entwickelt und gebaut, mit dem möglichst grosse Distanzen überwunden werden können. Wir konzentrierten uns auf den Bau von Antennen, den entsprechenden Anpassschaltungen, sowie die Auslegung der Verstärkerumgebung. Eine getrennte Empfangsantenne und Verstärker tragen wesentlich zur Reichweite bei.

Das geforderte Minimum konnte übertroffen werden. Das Antennenfeld hatte eine recht gleichmässige Verteilung und erreichte in einer Entfernung von 50 cm die geforderte H-Feldstärke.

Lukas Hauer

Damit konnte eine NFC-Karte ausgelesen werden, wenn sie nahe bei der Empfangsantenne positioniert ist. Mit einer Antenne in Türrahmengrösse konnten auch mit grossem Aufwand weder die festgelegte Resonanzfrequenz erreicht, noch ein genügend starkes Feld aufgebaut werden. Dies zeigt für unsere eingesetzten Mittel die Grenzen der NFC-Technik auf.

Simon Heule

Studierende(r):

Lukas Hauer, Simon Heule

Dozenten:

Prof. Adrian Weitnauer, Prof. Guido Piai

Industriepartner BrainSource GmbH, Steini 7, 6383 Dallenwil 40

Institut für Computational Engineering

Signalverarbeitung und Data Mining in der Impedanz-Zytometrie Die Firma Amphasys AG hat ein Durchflusszytometer entwickelt, mit welchem biologische Zellen in einem Mikrokanal durch ein elektrisches Wechselfeld geführt werden. Aufgrund unterschiedlicher Impedanzenänderungen, können so Zellen nach Grösse, Vitalität, etc. voneinander getrennt werden. Ziel dieser Arbeit ist es, einen neuen Algorithmus zu entwerfen und zu implementieren, der die Zellsignale in den hochaufgelösten Impedanzzeitreihen adaptiv, d.h. ohne Tuning-Parameter, und in Echtzeit erkennt. Zudem sollen Möglichkeiten aufgezeigt werden, wie die so abgeleiteten Impedanzwerte effizient klassifiziert werden können.

Durch die Anwendung adaptiver Filter und statistischer Signalverarbeitungsmethoden konnte ein trennscharfer und echtzeitfähiger Algorithmus implementiert werden, der Zellpulse im Impedanzsignal ohne benutzerdefinierte Parameter robust erkennt. Zur Trennung der Zelltypen wurden die resultierenden Impedanzwerte mittels eines Gaussian-Mixture-Models modelliert und mit dem EM-Algorithmus getrennt.

Simon Castelberg

Sebastian Lang

Studierende(r):

Simon Castelberg, Sebastian Lang

Dozenten:

Prof. Dr. Klaus Frick, Prof. Adrian Weitnauer

Industriepartner Amphasys AG, Technopark Lucerne, 6039 Root 41

Institut für Ingenieurinformatik

Cloud Management of Power Generators Die Stromgeneratoren der Firma Metallwarenfabrik Gemmingen GmbH & Co. sollen ihre Betriebsdaten wie beispielweise Temperatur, Ölstand oder Kraftstoffverbrauch an eine Datenbank in der Cloud senden. Eine web-basierte Applikation wertet die Daten aus und stellt diese gemäss den Kundenbedürfnissen dar. Ebenfalls sollen die Generatoren mit diversen Befehlen wie z.B. Start/Stopp ferngesteuert werden. Zur Realisierung werden verschiedenste Technologien eingesetzt wie z.B. Java, http, JavaScript, AJAX, JSON, GSM und die Google App Engine (GAE).“ Das ganze Projekt ist eine typische 3-tier application mit der Web-Seite als Frontend, dem Google App Engine Datastore als Backend und Servlets als Business-Logic.

Claudio Löschhorn

Die Vorteile dieser Arbeit sind klar ersichtlich: weltweite Kontrolle über die Generatoren, frühzeitiges Erkennen von Fehlern/Servicetätigkeiten/ Ausfällen, führen von Statistiken über alle Generatoren, um diverse Optimierungen am Produkt vorzunehmen. Diese Bachelorarbeit zeigt die Zukunft der modernen Industrie durch das Internet of Things (IoT) und ihrer Machine-to-Machine Anwendungen auf.

Simon Stähli

Studierende(r):

Claudio Löschhorn, Simon Stähli

Dozenten:

Prof. René Pawlitzek, Prof. Dr. Carlo Bach

Industriepartner Metallwarenfabrik Gemmingen & Variosystems, 42

Institut für Entwicklung Mechatronischer Systeme

3D-Printing – no limits?

In der Bachelorarbeit „3D-Printing – no limits“ wird mittels additiver Fertigung ein Festkörpergelenk entwickelt, welches für die Ausrichtung optischer Systeme Verwendung findet. Zudem werden Grenzen aufgezeigt, welche sich bei den additiven Fertigungsverfahren ergeben. Als Ausgangslage dient ein optisches Strahlführungssystem. Zu Beginn der Konzeptphase wurden mit Hilfe eines morphologischen Kastens drei verschiedene Lösungswege erarbeitet, wobei sich in einer späteren Phase nur einer klar durchsetzte. Um die nötigen Erkenntnisse zu erlangen, wurden verschiedene Tests durchgeführt. Neben der Planung und Fertigung der Testaufbauten war auch die Auswertung ein wichtiger Teil. Das Gelenk wurde auf Grund der vorhandenen Skizzen mittels CAD fortlaufend realisiert.

Für die Auslegung kam neben den erlangten Erkenntnissen auch die Simulationssoftware Ansys FEM zum Einsatz. Zum Schluss wurden neben dem Rahmen der additiven Fertigungsverfahren auch Tipps zur Gestaltung und zum Print von FDM- bzw.

SLS-Bauteilen aufgezeigt.

Das Ganze wurde mit einer Sammlung an Erkenntnissen abgerundet.

Studierende(r):

Benjamin Büsser, Manuel Schnider

Dozenten:

Prof. Roland Egli, Kristian Murkovic

Benjamin Büsser

Manuel Schnider

Industriepartner Institutsinterne Arbeit 43

Institut für Ingenieurinformatik

Etüdentrainer

Der Etüdentrainer ist eine einfach benutzbare Windows-Applikation, welche es Musizierenden ermöglicht, Rhythmik und Intonation gezielt zu trainieren. Die Noten einer Etüde – Etüden sind Übungsstücke, um Fertigkeiten auf dem Instrument zu verbessern – können über das Format MusicXML vorgegeben werden. Der Etüdentrainer zeigt diese Noten in der üblichen Notenschrift an. Zusätzlich werden die verlangten Tonhöhen als Toleranzbalken über den Noten dargestellt. Mit dem integrierten Metronom wird das Tempo vorgegeben und eingezählt. Die gespielten Töne werden mithilfe des Mikrofons sofort ausgewertet und als Tonhöhenverlauf eingezeichnet. Die Toleranzbalken färben sich grün bis rot und geben laufend eine klare Rückmeldung über den Erfolg des Gespielten.

Alwin Büchler

Diese Bachelor-Arbeit zeigt auf, dass ein Notenstück als SOLL mit dem gespielten IST verglichen und anschaulich dargestellt werden kann. Die leicht verständliche Rückmeldung über das Gespielte erlaubt dem Musizierenden, Schwachstellen im eigenen Spiel zu erkennen und sich auf seinem Instrument zu verbessern.

Roman Ledergerber

Studierende(r):

Alwin Büchler, Roman Ledergerber

Dozenten:

Prof. Dr. Andreas Zogg, Prof. Dr. Carlo Bach

Industriepartner Institutsinterne Arbeit 44

Institut für Computational Engineering

Kühlsimulation für additiv gefertigte Spritzgusswerkzeuge Die BSF Bünter AG ist ein Feinmechanikbetrieb, der seit knapp drei Jahren auch das Laser-Cusing anbietet. Mit diesem 3D-Druck-Verfahren für Metalle können unter anderem Spritzgusswerkzeuge mit komplexen, konturnahen Kühlkanälen aufgebaut werden. Statt aus geraden Bohrungen können diese Wasserleitungen auch aus verschlungenen, parallelen Gängen bestehen, die keine Totwasser-Gebiete mehr aufweisen. Dank dieser konturnahen Kühlung kann die kostendominierende Zykluszeit enorm reduziert und das Kunststoffteil regelmässiger abgekühlt werden.

Dies sorgt für ein qualitativ hochwertigeres Spritzgussteil bei gleichzeitig tieferen Kosten.

Fabian Graber In dieser Arbeit wurde das konventionelle Kühlsystem analysiert und durch eine konturnahe Kühlung ersetzt. Mittels Finiter Elemente Simulation konnte das neue Werkzeug mit dem alten verglichen und die prozentuale Verbesserung rechnerisch nachgewiesen werden. Ausserdem wurde das Simulationsprogramm zuvor validiert, indem eine Messung mit einem eigens dafür gebauten Messaufbau durchgeführt und mit den Ergebnissen der Simulation verglichen wurde.

Studierende(r):

Fabian Graber

Dozenten:

Prof. Dr. Christoph Würsch, Prof. Dr. Michael Schreiner

Industriepartner BSF AG, Heerbrugg 45

Institut für Entwicklung Mechatronischer Systeme

Spacefiller: Ein Würfel wächst und schrumpft und interagiert mit seiner Umgebung Das Künstlerpaar Pors & Rao realisiert kinematisch bewegte Objekte, die den Betrachter beobachten, auf ihn reagieren, sich bewegen und so mit dem Zuschauer interagieren. Damit verbinden diese Kunstwerke Kunst mit Interaktion und anspruchsvoller Technologie. Ein neues Projekt von Pors & Rao ist der Spacefiller. Es handelt sich um einen riesiger Würfel, der Besucher erkennt und auf sie reagiert. Er hat dabei verschiedene Verhaltensmuster, einmal verhält er sich schüchtern, das andere Mal atmet er ruhig oder dann hat er eine konstante Grösse aus Sicht des sich nähernden Betrachters.

Er kann sich ungefähr um das Zweifache seiner Höhe und um das Achtfache seines Volumens ausdehnen. In geschlossenem Zustand hat er eine Kantenlänge von 1.2 Metern und vollständig geöffnet 2,2 Meter. Im Rahmen der Bachelorarbeit wurde die Mechanik des Spacefillers entwickelt und realisiert. Die Konstruktion besteht aus 45 überlappenden Platten, die sich über eine Vielzahl von Führungen und Antriebselementen auf komplexe Art und Weise zueinander bewegen.

Studierende(r):

Fabio Gfeller

Dozenten:

Prof. Einar Nielsen, Prof. Vincenzo Parisi

Industriepartner Pors & Rao, Bangelor India, Bangalore, Indien 46

Fabio Gfeller

Institut für Energiesysteme

Power Factor Corrector mit digitaler Regelung Aufgabe dieser Bachelorarbeit war die Entwicklung eines neuen Power Factor Corrector Front-Ends (PFC), welches mittels eines FPGAs digital geregelt wird. Für die PFC Hardware wurde ein neues Konzept mit einem Interleaved Boost-Konverter ausgearbeitet und entsprechend eine neue digitale Regelung entworfen. Die Anforderung war unter anderem, über einen Eingangsspannungsbereich von 85V bis 264V einen Leistungsfaktor von 97% zu erreichen. Die Dauerleistung beträgt 800W bei 85V bzw.

1000W ab 120V Eingangsspannung, die Spitzenleistung 3000W für drei Sekunden. Das Hardwaremodul besteht aus zwei aufeinander steckbaren Modulen: Leistungs- und Regelungsmodul.

Thomas Bischof Das Leistungsmodul beinhaltet die Leistungszelle, das Regelungsmodul, die Signalaufbereitung und das FPGA. Die beiden Platinen sind galvanisch voneinander entkoppelt. Die analogen Signale werden über eine hochohmige Widerstandskette mit anschliessender Verstärkerschaltung auf einen Analog-Digitalwandler übertragen, der sich auf dem Regelungsmodul befindet. Die digitalen Signale werden über einen digitalen Isolator auf das Leistungsmodul übertragen. Die Implementierung der Funktionen erfolgte mittels VHDL.

Bernhard Girardi

Benjamin Gort Studierende(r):

Thomas Bischof, Bernhard Girardi, Benjamin Gort

Dozenten:

Prof. Kurt Schenk, PhD, Prof. Dr. Rainer Pickhardt

Industriepartner OMICRON Electronics GmbH, Klaus, Österreich, Klaus, Österreich 47

649 Institut für Elektronik, Sensorik und Aktorik

Elektronik zu Luftsauerstoffmessgerät Das Ziel dieser Bachelorarbeit ist die Entwicklung einer Elektronik für einen miniaturisierten Sauerstoffsensor für medizinische Anwendungen. Die Messung basiert auf der Phosphoreszenz-Eigenschaften eines Ruthenium haltigen Films. Die Phosphoreszenz Antwort korreliert dabei mit der Sauerstoffkonzentration der unmittelbaren Umgebung. Der Film wird mit einer sinusförmig modulierten blauen LED beleuchtet, worauf die Phosphoreszenz rötliches Licht emittiert. Das Phosphoreszenz-Signal beinhaltet in seiner Amplitude und Lebensdauer die Information, wie viel Sauerstoff sich in der Umgebung befindet.

Die entwickelte Elektronik besteht aus drei Modulen, einem modulierbaren LED-Treiber, einem Fotodiodendetektor mit einstellbarem Transimpedanzverstärker und einem Hauptmodul mit einem leistungsfähigen 32-bit Mikrokontroller. Der gesamte Sensor wurde so entwickelt, dass er in ein handliches Gehäuse von 60x60x30 mm3 passt. Erste Messungen mit dem miniaturisierten Aufbau zeigen erfolgsversprechende Resultate in Bezug auf Signalqualität und Auflösung.

Studierende(r):

Noe Tscharner

Dozenten:

Prof. Dr. Urs Moser, Prof. Stefan Rinner

Industriepartner CSEM Landquart, Landquart 48

Noe Tscharner

Institut für Entwicklung Mechatronischer Systeme

Automatisierung einer Dosiereinrichtung, kontinuierliche Messung der Bremskraft Schienenfahrzeuge bewegen sich bei jedem Wetter im Freien. Um bei Testfahrten, z.B. Bremsprüfung, die verschiedenen Bedingungen simulieren zu können, muss der Reibkoeffizient zwischen Rad und Schiene gezielt verändert werden. Bisher wurde dazu ein manuell gesteuertes System eingesetzt, das Wasser oder eine von Hand gemischte Seifenlösung auf die Schienen sprüht. Ziel war es, ein System zu entwickeln, das die automatisierte Dosierung der auszubringenden Menge erlaubt und den gewünschten Seifenanteil automatisch dazu mischt. Das System soll mit verschiedenen Seifenkonzentrationen umgehen können und die Fördermenge proportional zur aktuellen Geschwindigkeit des Fahrzeugs anpassen.

Marc Biedermann

Die zur Regelung eingesetzte LabVIEW Real-Time-Software muss ausserdem die Fahrzeuggeschwindigkeit erfassen und mit anderen Systemen kommunizieren können. Mittels mehrerer Pumpen und Ventile wurde ein System entwickelt, das die genannten Anforderungen er-füllt. Zur Regelung werden PID-Regler eingesetzt, bei der Auslegung steht deren Robustheit im Fokus. Das realisierte Dosiersystem wurde bei Testfahrten erfolgreich erprobt und steht bereits bei der SBB im Einsatz.

Volker Hartwich

Studierende(r):

Marc Biedermann, Volker Hartwich

Dozenten:

Prof. Dr. Rainer Pickhardt, Prof. Dr. Jürgen Kirchhof

Industriepartner SBB Personenverkehr, Bremse & Antrieb, Bern 49

Institut für Energiesysteme

Potentialtrennender DC-DC Wandler für mobilen Charger für Elektrofahrzeuge Die heutigen Elektrofahrzeuge haben ein Hochleistungs-Ladegerät im Fahrzeug integriert. Diese Ladegeräte sind relativ schwer und benötigen Platz. Daher wird man sich in naher Zukunft von diesem Konzept distanzieren und die Hochleistungs-Ladegeräte zuhause oder an Tankstellen verbauen. Dies wird zu einer Effizienzsteigerung zukünftiger Fahrzeuge führen. Da dieser Konzeptwechsel ein längerer Prozess darstellt, der sich über mehrere Jahre hinzieht, braucht es eine Zwischenlösung. Der von uns entwickelte DC-DC-Wandler ist eine Teilschaltung eines mobilen Ladegeräts für Elektrofahrzeuge. Der DC-DC-Wandler muss möglichst klein sein, wobei ein Wirkungsgrad bei Volllast von über 97% gefordert ist.

Roman Scheuss Die Schaltung wird von einem 400V Zwischenkreis gespeist und versorgt eine Fahrzeugbatterie mit einer Leistung von 1800W. Die Ausgangsspannung liegt zwischen 300V und 450V. Die Topologiewahl fiel zu Gunsten eines LLC-Resonanzkonverters aus, da sich mit dieser Schaltung das Effizienzziel am besten erreichen lässt. Dieses Ladegerät wird im Fahrzeug mitgeführt und wird eingesetzt, wenn sich kein stationäres Hochleistungs-Ladegerät in unmittelbarer Nähe befindet. Das Ladegerät kann an jeder herkömmlichen Steckdose betrieben werden, was wiederum die Leistungsklasse von knapp 2kW bestimmt.

Ireno Wälte

Studierende(r):

Roman Scheuss, Ireno Wälte

Dozenten:

Prof. Kurt Schenk, PhD, Prof. Vincenzo Parisi

Industriepartner BRUSA Elektronik AG, Sennwald 50

Institut für Computational Engineering

Umformsimulation im Bereich Einformung Im Rahmen dieser Bachelorarbeit wurde der Einformprozess zur Herstellung von Stahlrohren mittels FE-Simulationen analysiert. Ziel der Arbeit ist, die Einformung vom flachen Stahlband bis hin zum Schlitzrohr abzubilden und das Potential der Simulation im Bereich der Rohreinformung aufzuzeigen. Anhand einer Netzstudie konnte dargestellt werden, dass für die Qualität der Berechnungsergebnisse die Vernetzung im Bereich der Bandkante wichtig ist. Mit ausreichend feiner Vernetzung kann der reale Einformprozess genau abgebildet werden.

Dies zeigt die messtechnische Verifikation der Simulationsergebnisse.

Hierfür wurde ein Stück des bereits teilweise eingeformten Stahlbandes aus der Produktionsanlage entnommen, dessen Kontur an unterschiedlichen Positionen mittels Koordinatenmessgerät vermessen und derjenigen der Simulation gegenübergestellt. Mit Hilfe der Simulation konnte eine Grundlage hin zu einem detaillierteren Prozessverständnis geschaffen werden. Dadurch wird es zukünftig möglich sein, eine schonende Einformung des Rohres bei gleichzeitig reduzierter Belastung der Werkzeuge sowie der Produktionsanlage zu realisieren.

Studierende(r):

Michael Dietsche

Dozenten:

Prof. Dr. Michael Schreiner, Marco Lüchinger

Michael Dietsche

Industriepartner Jansen AG, Oberriet 51

Institut für Elektronik, Sensorik und Aktorik

Neuentwicklung eines medizinischen Linearantriebs Die Firma SKF entwickelt und vertreibt Linearantriebe, die in medizinischen Produkten wie Betten für Krankenhäuser eingesetzt werden. Nun soll die nächste Generation von Geräten entwickelt werden, in einer aktuellen Technologie, die für die nächsten 10 Jahre verfügbar ist. Die Linearantriebe sollen Bewegungsprofile abfahren können und eine zeitgemäße Kommunikationsfähigkeit aufweisen. Zudem sollen die Herstellkosten der Baugruppen um 40% gesenkt werden. Als Antrieb wurde bislang ein bürstenbehafteter Gleichstrommotor mit Getriebe verwendet.

Auf Wunsch der Firma SKF soll die neue Generation getriebelos funktionieren, um den Wirkungsgrad des Systems zu erhöhen. Die Bewegungen sollen nach einem Softstart, eine konstante Geschwindigkeit aufweisen und ebenfalls durch ein Softstopp gebremst werden. Als Bedienung ist lediglich ein Taster für die Auf- und Ab-Bewegung vorgesehen. Begrenzt wird die Hubhöhe mittels zwei Endschalter. In Rahmen dieser Bachelorarbeit wurde ein passender Elektromotor identifiziert und ein Funktionsmuster des Antriebssystems aufgebaut. Ein geeigneter DSP dient als Kern des Systems.

Marco Federer

Michael Thoma

Studierende(r):

Marco Federer, Michael Thoma

Dozenten:

Prof. Guido Piai, Prof. Einar Nielsen

Industriepartner Martin Scholer, SKF Actuation System (Liestal) AG, Liestal 52

Institut für Mikro- und Nanotechnologie

Smart Textile Assembling - Elektronik auf Textil Diese BA ist eine Machbarkeitsanalyse zur Herstellung einer textilen Leiterplatte. Auf Basis eines Gewebes mit eingewobenen, isolierten Drähten soll durch einen laserbasierten Abisolierprozess und anschliessendem Löten ein Schaltkreis auf einem Textil erstellt werden. Zuerst musste geklärt werden, ob eine vollmantelflächige Abisolation bei einseitiger Bearbeitung möglich ist. In der Lötbarkeitsuntersuchung ist klar geworden, dass dies nicht notwendig ist, da eine ausreichende Haftung an den bearbeiteten Drähten ohne Beizen oder Schutzatmosphäreneinsatz gegeben ist, da selbst vollständig abisolierte und umlötete Drähte bei sehr geringen Zugkräften aus dem Gewebe gelöst werden und einen Komponentenschutz benötigen.

Moritz Herrmann

Die Leitfähigkeit zwischen zwei sich kreuzenden, verlöteten Drähten konnte anhand einer Widerstandsmessung gezeigt werden. Letztendlich wurde ein Demonstrator-Schaltkreis erstellt, was allerdings durch den Gewebeverzug erschwert wurde. Zusammenfassend kann gesagt werden, dass das Abisolationskonzept die notwendigen Kriterien erfüllt, um als Serienlösung in Betracht zu kommen.

Studierende(r):

Moritz Herrmann

Dozenten:

Prof. Dr. André Bernard, Prof. Einar Nielsen

Industriepartner Sefar AG, Heiden 53

663 Institut für Mikro- und Nanotechnologie

Magnetgreifer Kurzfassung Ziel der Arbeit ist es, die grundsätzliche Machbarkeit einer magnetischen Anordnung und Transports von ferromagnetischen Partikeln mit Abmessungen von 200-900 µm zu erörtern. Es sollen in der Anordnung laterale Auflösungen von ein bis zwei Partikelgrössen erreicht werden. Mit Untersuchungen wird gezeigt, dass eine magnetische Lösung physikalisch realisierbar ist. Des Weiteren werden Fragen und Schwierigkeiten bezüglich der Lösung der Aufgabe aufgezeigt. Hieraus ergibt sich, welche Funktionsprinzipien grundsätzlich in Erwägung gezogen werden können.

Mittels Berechnungen, Simulationen und Versuchen wird belegt, dass es mit einem Planarelektromagneten prinzipiell möglich ist, die Partikel magnetisch mit einer lateralen Auflösung von 1000 µm anzuordnen. Hierbei ist die Anziehung zwischen Partikel und Magnet bis zu einem Abstand von 1000 µm, von Magnet bis Partikelmittelpunkt, gewährleistet. Mit Hilfe eines Demonstrators aus Zylinderelektromagneten wird veranschaulicht, dass das prinzip funktioniert. Als letzter Schritt wird ein Magnetgreiferkonzept mit Planarelektromagneten zur Realisierung der Aufgabe entwickelt.

Diese Arbeit soll demnach als Vorlage zur Weiterführung des Projekts dienen.

Studierende(r):

Kay Ackermann

Dozenten:

Prof. Dr. Rudolf Buser, Prof. Dr. Martin Gutsche

Industriepartner Hilti AG, Schaan, Fürstentum Liechtenstein 54

Kay Ackermann

Institut für Informations- und Kommunikationstechnologien (Chur)

Einführung von IT Servicemanagement Prozessen nach ITIL Ein Systemtechnik Student, der Prozesse einführt? Das ist sicherlich eine der ersten Fragen, die man sich beim Lesen des Titels dieser Bachelor-Arbeit stellt. Dieser Bericht beweist, dass ein Systemtechnik Student genau die richtige Person für solch eine Aufgabe sein kann. Prozessmanagement verlangt Verständnis von komplexen Abläufen und deren Zusammenhänge. Die Kombination aus finanztechnischen Abläufen und IT Service Management Prozessen ergibt eine sehr spannende Mischung bei der die Bedürfnisse aller Ebenen einer Unternehmung zusammenkommen.

In dieser Arbeit werden Wege entwickelt, welche ITIL Prozesse wie Incident oder Change Management an eine bereits bestehende ERP Lösung koppeln. Eine ausgeklügelte Zeiterfassungslösung hilft dem Mitarbeitenden dabei all seine Tätigkeiten an einem Ort zu verwalten. Diverse Schnittstellen helfen die Aktualität aller beteiligten Systeme sicherzustellen. Diese neu entwickelte Lösung steigert nicht nur den Komfort für die Mitarbeitenden sondern auch die Service Qualität gegenüber dem Kunden. Sämtliche Aktivitäten sind jederzeit nachvollziehbar und können individuell ausgewertet werden.

Studierende(r):

Benjamin Scheiwiler

Dozenten:

Urs Kappeler, Beat Bigger

Benjamin Scheiwiler

Industriepartner F+L System AG, Industriestrasse 1, Altstätten 55

Bachelorstudium Systemtechnik: Studienrichtungen und Zusatzqualifikation Im Bachelor-Studium Systemtechnik schaffen Sie sich mit den gemeinsamen Grundlagenmodulen ein solides Fundament, auf dem Sie aufbauen können. Die Wahl der Studienrichtung gibt die Richtung vor, in welche sich Ihr Studium, aber auch Ihre berufliche Zukunft entwickeln soll. Sechs Studienrichtungen stehen zur Auswahl.

Studienrichtung ­Maschinenbau Für den Berufseinstieg als Ingenieurin oder Ingenieur bietet Ihnen die Systemtechnik-Studienrichtung Maschinenbau äusserst weit gefächerte Möglichkeiten. Gerade wegen des Grundlagenwissens in Elektronik und Informatik sind Sie nicht nur für klassische Maschinenbaupositionen, sondern auch für interdisziplinäre Aufgabenstellungen hervorragend vorbereitet.

Im Rahmen des Studienganges erlernen Sie alle Bereiche der mechanischen Produktentwicklung, von Idee und Konzept über Konstruktion, Berechnung und Simulation bis zu Fertigung und Service.

Studienrichtung ­Ingenieurinformatik Als Studierende der Systemtechnik-Studienrichtung Ingenieurinformatik befinden Sie sich an der Schnittstelle zwischen Informatik und Ingenieur­wissenschaften. Das Aufgabenspektrum spannt sich vom Entwurf und der Realisierung komplexer eingebetteter Systeme mit parallelen Abläufen, ­harten Echtzeitanforderungen und spezifischer Hardwareentwicklung bis hin zu vernetzten, verteilten, objekt- und komponentenorientierten Software-Applikationen auf unterschiedlichsten Plattformen wie Mikrocontrollern, Mobilgeräten, Windows- und Linux-Rechnern.

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Studienrichtung Elektronik und R ­ egelungstechnik In der Systemtechnik-Studienrichtung Elektronik und Regelungstechnik befassen Sie sich mit analoger und digitaler Schaltungstechnik, Leistungselektronik sowie Leiterplatten-Design. Sie lernen, hochintegrierte Bauteile wie FPGAs einzusetzen, Mikrocontroller zu programmieren und Sensorsysteme zu bauen. Sie verstehen die Unterschiede zwischen Steuern und Regeln und können auch anspruchsvolle Algorithmen und Verfahren einsetzen.

Mit Signalverarbeitung holen Sie das Verdeckte aus verrauschten Signalen heraus und können in Mikrosekunden auf Veränderungen reagieren.

Studienrichtung Informations- und Kommunikationssysteme Als Absolvent / -in der Systemtechnik-Studienrichtung Informations- und Kommunikationssysteme werden Sie zu einer Fachperson für die praxisorientierte Softwareentwicklung mit Fokus Web und mobile Applikationen sowie der Kommunikationstechnik mit Fokus Internet und IP-basierte Unternehmensnetze. Anders gesagt: Sie werden zur Internet-Ingenieurin / zum Internet-Ingenieur. Die Studie «ICT-Fachkräftesituation Bildungsbedarfsprognose 2020» des Verbandes ICT Berufsbildung Schweiz geht von 25 000 zusätzlichen Stellen im Bereich ICT für die Schweiz bis im Jahr 2020 aus. Gute Zukunftsperspektiven für Sie.

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Studienrichtung Mikrotechnik Die Systemtechnik-Studienrichtung Mikrotechnik spricht Studierende an, die Interesse haben an Herstellungsmethoden kleinster Systembauteile, wie sie für Mobil­telefone, in Autosteuerungen, in der Medizintechnik, der Luft- und Raumfahrt, der industriellen Fertigung und in der alltäglichen Technik verwendet werden. Sie lernen, für nahezu jede Branche neue Systeme zu entwickeln, von Grund auf bis zur Produktion. Dafür erhalten Sie sowohl Grundlagenwissen der Ingenieurdisziplinen wie z. B. Physik als auch spezifisches Wissen in modernen Technologien.

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NEU ab Herbst 2015: Studienrichtung Photonik Unter Photonik versteht man die Verbindung aus optischen Technologien und Elektronik. Ob im Computer, im Smartphone, in modernen mikroinvasiven Operationssystemen, in der Raumfahrt, in der Navigation oder in der Kommunikation – überall sind photonische Komponenten und Systeme zu finden. Mit der Systemtechnik-Studienrichtung Photonik treten Sie ein in diese faszinierende Welt der Zukunft, die Ihnen Chancen in allen Industriebranchen bietet. Photonikspezialisten sind heute gefragt wie nie zuvor.

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Zusatzqualifikation als Produkt- und Projektingenieur Im Verlauf der ersten Phase des Studienganges können sich die Studierenden für die optionale Zusatzqualifikation zum Produktund Projektingenieur anmelden. Die Ausbildung erfolgt in Form von Wahlmodulen während der zweiten und dritten Phase des Studienganges. Erfolgreich qualifizierte Produkt- und Projektingenieure planen, realisieren und leiten komplexe Projekte an der Schnittstelle von Entwicklung, Management und Anwendung. Weitere Informationen zur Zusatzqualifikation finden sich in der entsprechenden Detailbroschüre.

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MEISTERN SIE IHRE ZUKUNFT

IE N D U T ERS TB MAST AN DER N E GÄNG

Master of Science FHO in Engineering (MSE) Das Master-Studium dauert drei Semester, wenn es in Vollzeit absolviert wird oder entsprechend länger als berufsbegleitender Studiengang. Es richtet sich an hoch motivierte Bachelor-Absol­venten mit einem sehr guten Abschluss.

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Parallel zu den allgemeinen Theorie-modulen, die zentral in Zürich, Bern oder Lausanne gehalten werden, arbeiten die Masterstudierenden an Projekten im Bereich der angewandten Forschung und Entwicklung innerhalb einer sogenannten Master Research Unit (MRU) mit.

Internationale Masterangebote

Die NTB bietet das MSE-Studium mit einem breiten Themengebiet an: Forschungsschwerpunkte Mikro- und Nanotechnologie –– Mikrosysteme –– Photonische Systeme –– Biomedizinische Systeme –– Simulation von Systemen –– Prozesse und Werkstoffe

Informatik Eingebettete Systeme Bildverarbeitung Leistungselektronik Wärme- und Kältetechnik

In Zusammenarbeit mit deutschen und österreichischen Hochschulen bietet die NTB auch Masterstudiengänge nach internationalem Recht an: Master of Science in Micro- und Nanotechnology Kooperationsstudiengang der NTB, ZHAW, EMPA und der Fachhochschule Vorarlberg Master of Engineering in Mechatronik Kooperationsstudiengang der NTB und der Hochschule Konstanz

Weiterbildungsmaster Forschungssschwerpunkte Systemtechnik, Automation und Produktion –– Mechanik –– Automation –– Robotik –– Elektronik

Master of Advanced Studies FHO in Energiesysteme Master of Advanced Studies FHO in Mechatronik

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Preisspender

Ein herzliches Dankeschön für die zur Verfügung gestellten Förderpreise:

Hochschulpartnerin

ahr.ch

07.05.13

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NTB NTB Campus Campus Buchs Buchs

NTB Standort Chur

NTB Studienzentrum St. Gallen

Unsere drei Standorte Die NTB Interstaatliche Hochschule für Technik Buchs ist Mitglied der FHO Fachhochschule Ostschweiz und bietet das dreijährige Vollzeit- und das vierjährige b ­ erufsbegleitende Bachelor-Studium Systemtechnik an den drei Standorten Buchs, St. Gallen und Chur an. Auf Wunsch können Studierende auch M ­ odule von den drei Studienorten kombinieren.

NTB Interstaatliche Hochschule für Technik Buchs NTB Campus Buchs Werdenbergstrasse 4 9471 Buchs Tel. +41 81 755 33 11 office@ntb.ch

NTB Studienzentrum St. Gallen Schönauweg 4, Postfach 9013 St. Gallen Tel. +41 81 755 32 00 office@ntb.ch

FHO Fachhochschule Ost schweiz

NTB Standort Chur HTW Chur (Kooperationspartner) Hochschule für Technik und Wirtschaft 7004 Chur www.htwchur.ch www.ntb.ch/ingenieurstudium